Xây dựng thuật toán tối ưu biên dạng hình học cho lá cánh của bánh công tác quạt ly tâm công suất 5 5 kw

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN NGỌC HỒNG QN

XÂY DỰNG THUẬT TỐN TỐI ƯU
BIÊN DẠNG HÌNH HỌC CHO LÁ CÁNH CỦA
BÁNH CÔNG TÁC QUẠT LY TÂM CÔNG SUẤT 5.5 KW
Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG
Mã số: 60520110

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2018


2

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Ngô Khánh Hiếu
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: TS. Phạm Minh Vương
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Lê Tuấn Phương Nam
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Lê Thị Hồng Hiếu
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 19 tháng 07 năm 2018.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. Nguyễn Thiện Tống – Chủ tịch hội đồng
2. TS. Trần Tiến Anh – Thư ký hội đồng
3. TS. Lê Tuấn Phương Nam – Ủy viên

4. TS. Lê Thị Hồng Hiếu – Ủy viên
5. TS. Nguyễn Song Thanh Thảo – Ủy viên
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

2


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Nguyễn Ngọc Hoàng Quân

MSHV: 1670551

Ngày, tháng, năm sinh: 10/08/1993

Nơi sinh: TPHCM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hàng Không

Mã số: 60520110

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Xây dựng thuật toán tối ưu biên dạng hình học cho lá cánh của bánh cơng tác
quạt ly tâm công suất 5.5 kW.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Đề tài hướng đến nội dung chủ yếu là xây dựng và lựa chọn mơ hình mơ phỏng
số 3D phù hợp cho mơ hình quạt ly tâm thơng qua việc lựa chọn lưới mô phỏng, so
sánh kết quả giữa các mô hình rối đạt được và tiến hành so sánh, đánh giá kết quả với
kết quả thực nghiệm thực tế. Mô hình trên là cơ sở cho việc nghiên cứu và phát triển
thiết kế của quạt ly tâm nhằm xây dựng giản đồ đặc tính hoạt động và nâng cao hiệu
suất của quạt ly tâm. Bên cạnh đó, luận văn tiến hành nghiên cứu sơ bộ một mơ hình
tối ưu đơn giản áp dụng cho biên dạng cánh, từ đó làm cơng cụ cơ sở để tiếp tục phát
triển bài tốn tối ưu biên dạng hình học quạt ly tâm trong tương lai.
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/09/2017
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2018
IV.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Ngô Khánh Hiếu
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: TS. Phạm Minh Vương

Tp. HCM, ngày . . . tháng .. . năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

3


LỜI CÁM ƠN
Trước hết, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất đến gia đình tơi, những

người luôn luôn động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Hơn nữa, họ đã
luôn cung cấp cho tôi một cuộc sống thoải mái và cho tôi những điều kiện tốt nhất để
hoàn thành con đưởng học vấn của mình.
Tơi xin chân thành cám ơn PGS.TS. Ngơ Khánh Hiếu, TS. Phạm Minh Vương, TS.
Lưu Văn Thuần đã tích cực hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện luận án
này, truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm và kiến thức của họ. Một lần nữa xin gửi
lời tới các thầy lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể thầy, cơ Bộ mơn Kỹ thuật Hàng Khơng đã
nhiệt tình dạy dỗ, hướng dẫn tơi trong suốt thời gian qua.
Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cám ơn chân thành đến quý vị lãnh đạo Học viện Hàng
Không Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi theo học chương trình đào tạo thạc sĩ này
một cách tốt nhất.
Cuối cùng xin gửi lời cám ơn chân thành đến Bộ mơn Hệ thống và mạng máy tính,
Khoa Khoa học và Kỹ thuật Máy tính, Phịng Thí nghiệm Tính tốn Hiệu năng cao,
trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia Tp. HCM đã cung cấp tác giả tài nguyên
máy tính để thực hiện luận văn này.
Trong quá trình làm luận văn, do còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức, kinh nghiệm
nên tơi khơng tránh khỏi những thiếu sót khi tiến hành cơng việc. Trong điều kiện đó,
tơi nhận được sự hướng dẫn từ phía các thầy cơ, từ đó tơi có thể nhận ra những thiếu
sót của mình, hồn thiện kiến thức, và làm tốt hơn các công việc trong tương lai.

TP.HCM, 2018

Nguyễn Ngọc Hoàng Quân

4


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Quạt ly tâm là một thiết bị cơ học dùng để di chuyển các loại khí khác nhau. Áp suất

của dịng khí vào quạt ly tâm được gia tăng bởi việc sử dụng động năng được tạo ra
bởi các cánh quạt được gắn trên 1 tâm tròn. Quạt ly tâm hút dịng khí từ ngồi vào
xun tâm, làm thay đổi hướng dịng khí (thường là 90o) trước khi thốt ra ngồi.
Quạt ly tâm được sử dụng rất nhiều trong cơng nghiệp, bởi vì các ưu điểm chính như
chịu được áp suất làm việc cao, lực hút và hiệu suất lớn. Hơn nữa, chúng có độ bền,
yên tĩnh, và có khả năng vận hành trong nhiều điều kiện khác nhau. Vì vậy, việc
nghiên cứu đặc tính hoạt động của quạt ly tâm vô cùng cần thiết, nhằm tạo điều kiện
phát triển nâng cao hiệu suất quạt. Với nhu cầu phát triển thực tế trên,một mơ hình
mơ phỏng 3D đặc tính hoạt động của quạt ly tâm bằng cơng cụ Ansys CFX được lựa
chọn và xây dựng trong luận văn. Các kết quả mô phỏng số thu được như lưu lượng
dịng khí, áp suất và đồ thị vận tốc tại miệng hút của quạt được đánh giá với kết quả
khảo sát thực nghiệm của quạt. Mơ hình mơ phỏng đặc tính có thể dung làm cơ sở
hướng đến phân tích lựa chọn phù hợp thiết kế của quạt ly tâm nhằm nâng cao hiệu
suất hoạt động của quạt.
Bước tiếp theo tiến hành xây dựng quá trình tối ưu biên dạng hình học cánh nhằm
mục đích giảm hệ số lực cản thơng qua một mơ hình sử dụng kết hợp hai phần mềm
OpenFOAM và DAKOTA. Mơ hình tối ưu 2D trên là cơ sở để phát triển mơ hình tối
ưu 3D hồn thiện hơn, từ đó áp dụng cho việc tối ưu mơ hình quạt ly tâm 3D để tính
tốn tối ưu hiệu suất hoạt động và các đặc điểm khác của quạt.
Từ khóa: quạt ly tâm, mơ phỏng số, CFD, tối ưu biên dạng hình học, hệ số lực cản…

5


ABSTRACT
A centrifugal fan is a mechanical device for moving air or other gases. The pressure
of an incoming airstream is increased by kinetic energy of a fan wheel, a series of
blades mounted on a circular hub. Centrifugal fans move air radially – the direction
of the outward flowing air is changed, usually by 90°, from the direction of the
incoming air. The centrifugal fan is one of the most widely used fans in the industry.

Because, they have certain advantages, such as high operating pressure, large suction
force, first-rate energy efficiency... Moreover, they are sturdy, quiet, reliable, and
capable of operating over a wide range of conditions. Thus, the study of the
characteristics of the centrifugal fan is very necessary, in order to improve the
performance of its. In this paper, a simulation of the characteristics of a centrifugal
fan will be developed by Ansys CFX. This centrifugal fan’s simulation will be based
to the aims of the analytical tool for the design of the centrifugal fan.
The next step is to optimize the geometry profile of the airfoil in order to reduce the
drag coefficient through a coupling model between OpenFOAM and DAKOTA. The
2D optimization model is the basic model for further development of the 3D
centrifugal fan optimization model, which aims to optimize the efficiency and other
characteristics of the centrifugal fan.
Keywords: centrifugal fan, numerical simulation, CFD, Geometry Optimization,
Drag coefficient…

6


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam kết:
-

Đây là báo cáo luận văn do tôi thực hiện.

-

Các số liệu, kết quả nêu trong báo cáo là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

-

Các đoạn trích dẫn và số liệu kết quả sử dụng để so sánh trong luận văn này
đều được dẫn nguồn và có độ chính xác cao nhất trong phạm vi hiểu biết của
tơi.

Tác giả

Nguyễn Ngọc Hồng Qn

7


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ...........................................................................3
LỜI CÁM ƠN .............................................................................................................4
TÓM TẮT LUẬN VĂN .............................................................................................5
ABSTRACT ................................................................................................................6
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................7
MỤC LỤC ...................................................................................................................8
Danh mục bảng biểu..................................................................................................12
Danh mục hình ảnh ...................................................................................................13
Ký hiệu viết tắt ..........................................................................................................16
Chương 1.

Giới thiệu tổng quan đề tài ................................................................17

1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................17

1.2.

Mục đích nghiên cứu .................................................................................19

1.3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................19

1.4.

Phương pháp nghiên cứu...........................................................................20

1.5.

Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài luận văn .................................21

1.6.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài nghiên cứu ....................................................36

Chương 2.
2.1.

Cơ sở lý thuyết ..................................................................................37

Giới thiệu về phương pháp CFD ...............................................................39
2.1.1.

Phương trình điều chỉnh trong phương pháp CFD ...................40

2.1.2.

Phương pháp rời rạc hố ...........................................................41

2.1.2.1. Phương pháp thể tích hữu hạn ...........................................41
2.1.2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn ...........................................42
2.1.2.3. Phương pháp sai phân hữu hạn ..........................................42
8


2.1.3.

Chia lưới ....................................................................................43

2.1.4.

Mơ hình vật lý ...........................................................................43

2.1.4.1. Mơ hình rối k – ε ................................................................44
2.1.4.2. Mơ hình rối k – ω...............................................................45

2.2.

2.1.5.

Giới thiệu về Ansys CFX ..........................................................46

2.1.6.

Giới thiệu về OpenFOAM ........................................................46

Phương pháp tối ưu hoá ............................................................................47
2.2.1.

Giới thiệu về thuật toán tiến hoá ...............................................47

2.2.1.1. Định nghĩa .........................................................................47
2.2.1.2. Các quá trình, quy luật cơ bản của thuật toán tiến hoá ......49
2.2.1.3. Cơ sở toán học của thuật toán tiến hoá ..............................51
2.2.2.

Hàm mục tiêu ............................................................................52

2.2.3.

Thay đổi và cập nhật hình học ..................................................53

2.2.4.

Giới thiệu về DAKOTA ............................................................55

2.2.4.1. Giới thiệu chung ................................................................55
2.2.4.2. Điều khiển thuật toán tiến hố trong DAKOTA ...............56
2.3.

Phương trình cơ bản quạt ly tâm ...............................................................57

Chương 3.

Xây dựng và lựa chọn mơ hình mơ phỏng quạt ly tâm .....................59

3.1.

Xây dựng hình học quạt ly tâm .................................................................59

3.2.

Xây dựng miền mô phỏng và chia lưới .....................................................60
3.2.1.

Xây dựng miền mơ phỏng .........................................................60

3.2.2.

Chia lưới mơ hình mơ phỏng ....................................................61

3.2.2.1. Mơ hình lưới tam giác có cấu trúc .....................................61
3.2.2.2. Mơ hình lưới khơng cấu trúc .............................................63

9


3.3.

3.4.

3.2.3.

Thiết lập điều kiện lưu chất và mơ hình rối ..............................65

3.2.4.

Thiết lập điều kiện biên .............................................................66

Kết quả mô phỏng .....................................................................................67
3.3.1.

So sánh kết quả hai mơ hình lưới ..............................................67

3.3.2.

Kết quả chạy mơ hình rối với lưới tam giác có cấu trúc ...........67

3.3.3.

Kết quả mơ phỏng của mơ hình lưới tam giác có cấu trúc .......69

3.3.4.

Nhận xét ....................................................................................70

Phương hướng phát triển ...........................................................................71

Chương 4.

Xây dựng quá trình tối ưu biên dạng hình học sử dụng kết hợp

OpenFOAM - DAKOTA ..........................................................................................77
4.1.

Xây dựng hình học ....................................................................................78

4.2.

Xây dựng miền tính tốn và chia lưới .......................................................79

4.3.

Xây dựng điều kiện biên ...........................................................................81

4.4.

Kết quả mô phỏng .....................................................................................81

4.5.

Thiết lập và chạy bài tốn tối ưu ...............................................................83

4.6.

4.5.1.

Thiết lập mơ hình tối ưu ............................................................83

4.5.2.

Kết quả ......................................................................................85

Kết luận .....................................................................................................90

Chương 5.

Kết luận chung và hướng phát triển ..................................................92

5.1.

Kết quả đạt được .......................................................................................92

5.2.

Hạn chế......................................................................................................92

5.3.

Hướng phát triển .......................................................................................93

Bài báo.......................................................................................................................94
Tài liệu tham khảo .....................................................................................................95
Phụ lục A:

Cơ sở lý thuyết quạt ly tâm ...............................................................98
10


A.1.

Cấu tạo quạt ly tâm [21] ............................................................................98

A.2.

Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................98

A.3.

Định luật về tính đồng dạng ....................................................................101

A.4.

Nguyên lý làm việc lý tưởng quạt ly tâm ................................................103

A.5.

Đường đặc tính quạt ly tâm .....................................................................106

Phụ lục B:

Nguyên tắc xây dựng đường cong B – Spline trong blockMesh ....109

B.1.

Đường cong Ferguson .............................................................................109

B.2.

Đường cong Bezier .................................................................................110

B.3.

Đường cong Bspline ................................................................................112

Phụ lục C:

Xây dựng bài tốn mơ phỏng 3D quạt ly tâm bởi Ansys ................114

C.1.

Nhận hình học và chia lưới .....................................................................114

C.2.

Xác định điều kiện biên và mô phỏng.....................................................117

Phụ lục D:

Cấu trúc tập tin blockMesh và các tập tin điều khiển OpenFOAM 120

D.1.

Cấu tạo tập tin blockMesh.......................................................................120

D.2.

Các tập tin điều khiển mô phỏng trong OpenFOAM ..............................121

Phụ lục E:

Kết quả mơ phỏng lại hình học bài báo của Manuel J. Garcia .......123

Phụ lục F: Thiết lập thông số trong ANSYS CFX ...............................................125
Q TRÌNH ĐÀO TẠO ......................................................................126

Q TRÌNH CƠNG TÁC ...................................................................126

11


Danh mục bảng biểu
Bảng 2.1: Bảng so sánh giữa phương pháp thực nghiệm và phương pháp CFD ......40
Bảng 3.1: Tổng số phần tử lưới.................................................................................65
Bảng 3.2: Điều kiện biên sử dụng cho bài tốn mơ phỏng quạt ly tâm ....................66
Bảng 3.3: So sánh kết quả hai mơ hình lưới .............................................................67
Bảng 3.4: Bảng so sánh kết quả thời gian chạy mô phỏng .......................................67
Bảng 3.5: Bảng so sánh kết quả lưu lượng đầu ra.....................................................68
Bảng 4.1: Bảng đánh giá chất lượng lưới bài biên dạng hình học học cánh.............80
Bảng 4.2: Bảng điều kiện biên cho bài tốn mơ phỏng biên dạng hình học cánh ....81
Bảng 4.3: Thuật toán tiến hoá sử dụng trong DAKOTA ..........................................83
Bảng 4.4: Không gian dịch chuyển của các toạ độ điểm ..........................................84
Bảng F.1: Thông số thiết lập trong Ansys CFX ......................................................125

12


Danh mục hình ảnh
Hình 1.1: Quạt ly tâm cơng suất 5.5 kW của Cơng ty Đồng Tâm ............................20
Hình 1.2: Hình dạng bánh cơng tác quạt ly tâm 5.5 kW ...........................................20
Hình 1.3: Sơ đồ cơ bản của q trình mơ phỏng số sử dụng trong luận văn ............21
Hình 1.4: Mơ hình quạt được sử dụng trong nghiên cứu của Lucio Cardillo ...........23
Hình 1.5: Phân bố vận tốc và áp suất trong bài báo của Atre Pranav C. ..................25
Hình 1.6: Kết quả so sánh hình học trong bài báo của Manuel Garcia .....................29
Hình 1.7: Mơ hình 3D sử dụng trong nghiên cứu của Jong-Taek Oh.......................31
Hình 1.8: Kết quả tối ưu của Jong-Taek Oh và Nguyen Ba Chien ...........................32

Hình 1.9: Kết quả so sánh 2 phương pháp SBO và GA trong luận văn của Todd ...35
Hình 2.1: Vịng lặp tối ưu hố điển hình ...................................................................37
Hình 2.2: Sơ đồ thuật tốn cơ bản của phương pháp CFD .......................................39
Hình 2.3: Hình dạng ơ lưới của mơ hình 2D và 3D ..................................................43
Hình 2.4: Cấu trúc điều khiển của một bài tốn mơ phỏng trong OpenFOAM ........47
Hình 2.5: Sơ đồ thuật tốn tiến hố ...........................................................................48
Hình 2.6: Các q trình cơ bản của thuật tốn tiến hóa ............................................49
Hình 2.7: Sơ đồ mô phỏng chuyển động của một điểm điều khiển ..........................53
Hình 2.8: Mơ tả ảnh hưởng của điểm điều khiển và điểm lưới ................................54
Hình 2.9: Quy trình làm việc của một q trình mơ phỏng – tối ưu .........................56
Hình 2.10: Tập tin điều khiển của DAKOTA ...........................................................56
Hình 2.11: Hình dạng bánh cơng tác .........................................................................58
Hình 3.1: Thơng số hình học quạt ly tâm ..................................................................59
Hình 3.2: Miền mơ phỏng mơ phỏng 3D quạt ly tâm ...............................................60
Hình 3.3: Lưới miền xoay mơ hình lưới tam giác có cấu trúc ..................................62
Hình 3.4: Lưới miền tĩnh mơ hình lưới tam giác có cấu trúc ...................................62
Hình 3.5: Lưới miền xoay mơ hình lưới khơng cấu trúc ..........................................64
Hình 3.6: Lưới miền tĩnh mơ hình lưới khơng cấu trúc ............................................64
Hình 3.7: Điều kiện lưu chất mơ phỏng ....................................................................65
Hình 3.8: Phân bố Y+ trên bánh cơng tác của quạt ...................................................69
13


Hình 3.9: Phân bố áp suất và vận tốc trên bánh cơng tác .........................................70
Hình 3.10: Phân bố áp suất và vận tốc ở mặt cắt qua đầu ra quạt ............................70
Hình 3.11: Ví dụ về giản đồ đặc tính quạt ly tâm .....................................................72
Hình 3.12: Giản đồ đặc tính hiệu suất quạt ly tâm ....................................................72
Hình 3.13: Giản đồ đặc tính hoạt động áp suất tĩnh quạt ly tâm...............................73
Hình 3.14: Đường đặc tính xác định cơng suất quạt .................................................74
Hình 3.15: Lựa chọn khu vực làm việc của quạt ly tâm ...........................................74

Hình 3.16: Giản đồ đặc tính hoạt động quạt ly tâm (giả sử) .....................................75
Hình 3.17: Đặc tính lưu lượng và hiệu suất quạt ly tâm công suất 5.5 kW theo tiết
diện khác nhau của miệng hút tại ba số vòng quay của bánh cơng tác .....................76
Hình 3.18: So sánh với đặc tính mẫu quạt có cùng cơng suất 5.5 kW......................76
Hình 4.1: Sơ đồ thuật giải liên kết OpenFOAM - DAKOTA ...................................77
Hình 4.2: Biên dạng hình học cánh ban đầu .............................................................78
Hình 4.3: Kích thước miền tính tốn và phân block cho mơ hình ............................79
Hình 4.4: Kích thước miền tính tốn và phân block cho mơ hình ............................80
Hình 4.5: Mơ hình lưới bài tốn tối ưu biên dạng hình học học cánh ......................80
Hình 4.6: Kết quả chạy hình học ban đầu .................................................................81
Hình 4.7: Kết quả chi tiết đồ thị hệ số lực cản ..........................................................82
Hình 4.8: Phân bố áp suất và vận tốc cho hình học biên dạng cánh ban đầu ...........83
Hình 4.9: Đồ thị hệ số lực cản của quá trình tối ưu ..................................................85
Hình 4.10: Một số kết quả hình học ở một số bước tính tốn ...................................86
Hình 4.11: Toạ độ điểm điều khiển của hình học cuối cùng ....................................87
Hình 4.12: So sánh kết quả tối ưu với hình học ban đầu ..........................................88
Hình 4.13: So sánh kết quả hình học tối ưu ..............................................................89
Hình A.1: Cấu tạo cơ bản quạt ly tâm [21] ...............................................................98
Hình A.2: Mơ hình tính momen xoay .......................................................................99
Hình A.3: Mơ hình tính tốn cơng suất lý thuyết......................................................99
Hình A.4: Mơ hình tính tốn năng lượng lý thuyết.................................................100
Hình A.5: Mơ hình tính tốn năng lượng lý thuyết.................................................100
Hình A.6: Sơ đồ tam giác vận tốc và dòng qua cánh quạt ly tâm ...........................101
14


Hình A.7: So sánh một số loại profile cánh và hiệu suất quạt với Specific Speed .102
Hình A.8: Đồ thị giữa độ ăn mịn và Specific speed...............................................102
Hình A.9: Mơ hình nghiên cứu nguyên lý làm việc quạt ly tâm.............................104
Hình A.10: Dạng cánh và tam giác vận tốc ............................................................105

Hình A.11: Giản đồ đường đặc tính quạt ly tâm .....................................................107
Hình B.1: Hình vẽ minh hoạ xây dựng đường cong Ferguson ...............................109
Hình B.2: Mơ tả xây dựng đường cong Bezier .......................................................111
Hình B.3 Mơ tả xây dựng đường cong Bezier ........................................................112
Hình C.1: Liên kết giữa cơng cụ nhận hình học và chia lưới .................................114
Hình C.2: Định nghĩa tên các mặt trong ICEM CFX..............................................114
Hình C.3: Lựa chọn kích thước bề mặt ...................................................................115
Hình C.4. Lựa chọn thơng số lưới lớp biên và lưới thể tích ...................................115
Hình C.5: Tạo lưới ..................................................................................................116
Hình C.6: Chia lưới khơng cấu trúc ........................................................................116
Hình C.7: Cơng cụ chỉnh sửa lưới...........................................................................117
Hình C.8: Lựa chọn các miền mơ phỏng ................................................................117
Hình C.9: Định nghĩa miền xoay và miền tĩnh .......................................................118
Hình C.10: Thiết lập điều kiện mơ phỏng ...............................................................119
Hình D.1: Các thơng số quan trọng để tạo hình học trong blockMesh ...................120
Hình D.2: Cách tạo dựng một block trong Blockmesh ...........................................120
Hình E.1: Xây dựng lại hình học ............................................................................123
Hình E.2: Mơ hình lưới ...........................................................................................123
Hình E.3: Đồ thị hội tụ và đồ thị các hệ số lực .......................................................124
Hình E.4: Phân bố áp suất và vận tốc qua biên dạng cánh .....................................124

15


Ký hiệu viết tắt
Ký hiệu

Giải thích

Cd

Hệ số lực cản

Cp

Hệ số công suất

Cq

Hệ số momen cản

𝜂

Hiệu suất quạt

D

Lực cản

N

Qcản

Torque cản

N.m

V

Vận tốc lưu chất

m/s

P

Áp suất

Pa

Pđ

Áp suất động

Pa

Whuu ich

Cơng suất hữu ích

W

Wcản

Cơng suất cản

Wc

m

Lưu lượng khối lượng

kg/s

Y+

Dimensionless wall distance

𝜌

Khối lượng riêng

kg/m3

𝛺

Tốc độ quay của quạt

rad/s



16

Đơn vị


Chương 1.

Giới thiệu tổng quan đề tài

Trong chương này trình bày chi tiết về tính cấp thiết, mục tiêu, đối tượng, phương
pháp thực hiện và ý nghĩa của đề tài.

1.1.

Tính cấp thiết của đề tài

Trong giai đoạn hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học – kỹ thuật, các
ngành công nghiệp đang phát triển một cách nhanh chóng và đa dạng với sự ra đời
của nhiều hệ thống máy móc, dây chuyền sản xuất phong phú ứng dụng trên nhiều
lĩnh vực khác nhau. Đi cùng với sự phát triển này, vấn đề ô nhiễm môi trường, lọc
sạch bụi bẩn, khơng khí ơ nhiễm tại nơi làm việc là một vấn đề cần được quan tâm.
Một trong những cách giải quyết vấn đề này là sử dụng quạt ly tâm. Quạt ly tâm là
thiết bị cơ khí đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và các ứng dụng
thương mại… nhằm vận chuyển khơng khí từ nơi này đến nơi khác đáp ứng các yêu
cầu khác nhau trong công nghiệp và sinh hoạt thường ngày. Quạt ly tâm có nhiều ứng
dụng như:
 Điều hịa, lọc sạch khơng khí và bụi bẩn cho mơi trường trong các nhà xưởng,
tòa cao ốc, trung tâm mua sắm, nhà hàng cao cấp, các khu công nghiệp, khu
vực làm việc có mơi trường thơng thường và khắc nhiệt, nhà xưởng, điển hình
như lắp đặt trong hệ thống hầm lị, tăng áp cầu thang cho tòa nhà cao tầng.
 Được sử dụng hút bụi trên các máy gia công như máy mài, máy cắt, máy bào,
máy chế biến gỗ, thổi lò, di chuyển hạt vật liệu nhẹ gián tiếp... Hay được sử
dụng hút thổi lò hơi, di chuyển hạt vật liệu nhẹ...
 Hút bụi trong nhà bếp, sàn rạp chiếu bóng, sân vận động hay các phòng họp
và các nhà cao tầng. Đồng thời có thể hút bụi cơng nghiệp, giầy da cơng
nghiệp, khí thải mơi trường, cấp gió tươi, cơng nghệ thực phẩm, lọc bụi, hút
nhiệt ở những cơng trình phức tạp.
 Quạt ly tâm chống cháy có khả năng hút khói và được sử dụng rộng rãi để
chống hỏa hoạn.

 Quạt ly tâm cịn được sử dụng thơng gió cưỡng bức trong ngành công nghiệp
như ngành thủy tinh, gốm sứ, lị luyện kim, nồi hơi, bình ắc quy.
17


Quạt ly tâm có 6 ưu điểm là: Hiệu suất chuyển hoá năng lượng tương đối lớn, độ bền
cao, khả năng hạn chế chế độ làm việc quá tải, tính linh hoạt cao, có nhiều kích cỡ
giúp sử dụng ở nhiều nơi khác nhau và dễ dàng bảo trì. Với việc khoa học – kỹ thuật
đang phát triển nhanh chóng và toàn diện trên tất cả các lĩnh vực: giải trí, văn hóa,
kinh tế, chính trị, quốc phịng, khoa học, đời sống … Yêu cầu về chất lượng sản phẩm
ngày càng được nâng cao. Trong quá trình phát triển sản phẩm các kỹ sư ngày càng
mong muốn phát triển các sản phẩm mới có hiệu quả hoạt động cao với thời gian phát
triển ngắn, chi phí thấp. Đồng thời có thiết kế nhẹ về khối lượng, an toàn, thoải mái,
hiệu quả và bền vững… Đối với công tác thiết kế quạt ly tâm, địi hỏi cần có những
nghiên cứu kỹ lưỡng về cấu tạo và hình dáng quạt nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động,
tiết kiệm nhiên liệu… Có nhiều cách để đáp ứng yêu cầu trên, một trong số đó là mơ
phỏng số. Xây dựng mơ hình mơ phỏng số 3D cho quạt ly tâm dự đoán được các đặc
điểm, các thông số hoạt động của quạt một cách tương đối chính xác mà khơng cần
tiến thành thực nghiệm trên hệ thống thực tế (điều này có thể gây tiêu tốn nhiều kinh
phí và nhiều thời gian cho cơng tác chuẩn bị, cũng như có những kết quả khơng thể
tính tốn chính xác trong q trình thực nghiệm do sai số). Thơng qua mơ phỏng
nhiều mơ hình thử nghiệm và thiết kế khác nhau có thể được đánh giá một cách nhanh
chóng, từ đó thiết kế tối ưu nhất được lựa chọn. Trong thời gian gần đây trong quá
trình thiết kế, vấn đề tối ưu hình dạng giữ vai trị và ý nghĩa vơ cùng quan trọng, nhằm
mục đích xác định kích thước, hình dạng hợp lý của vật thể trên cơ sở đảm bảo đầy
đủ đặc tính hoạt động, nâng cao hiệu suất... Tối ưu hóa về hình dạng có thể được dùng
cho giai đoạn thiết kế ban đầu hoặc là phương tiện tinh chỉnh thiết kế đã có, là bước
đầu của giai đoạn phát triển nâng cao chất lượng sản phẩm. Đặc biệt, trong tất cả các
ngành cơng nghiệp, q trình tối ưu hóa về các đặc tính động lực học lưu chất ngày
càng trở nên quan trọng. Ở Việt Nam hiện nay, vấn đề mô phỏng số đã tương đối phát

triển, và có nhiều kết quả được ghi nhận. Tuy nhiên, bài toán tối ưu hoá hình dạng
vẫn chưa được đặt đúng vị trí và khai thác hết tiềm năng của nó. Các nghiên cứu khoa
học về vấn đề tối ưu hố đặc tính động lực học lưu chất vẫn còn khá hạn chế.
Trong điều kiện ngày nay, với sự phát triển hết sức mạnh mẽ của ngành khoa học
máy tính với hệ thống máy tính mạnh, cường độ xử lý nhanh chóng, hiệu quả cùng
18


với sự việc phát triển vượt bậc của các công cụ tính tốn mơ phịng số việc nghiên
cứu tối ưu hố dựa trên nền tảng mơ phỏng số đã bước lên một tầm cao mới với một
sự chính xác, hiệu quả, nhanh chóng và tiết kiệm rất nhiều thời gian, chi phí.

1.2.

Mục đích nghiên cứu

Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn, đáp ứng như cầu xã hội và tầm quan trọng nêu trên,
đề tài “Xây dựng thuật toán tối ưu biên dạng hình học cho cánh của bánh cơng
tác quạt ly tâm công suất 5.5 kW” được thực hiện. Tại Việt Nam, hiện nay, việc
chế tạo hình dạng các thiết bị có nền tảng hoạt động dựa trên lý thuyết động lực học
lưu chất vẫn dựa nhiều trên kinh nghiệm hoặc các mẫu thiết kế từ nước ngồi, mà
chưa có một cơng cụ tính tốn tối ưu hình dạng vật thể. Việc này, dẫn đến khó khăn
trong việc nâng cao hiệu quả, chất lượng sản phẩm. Vì vậy, đề tài này được xây dựng
hướng đến việc xây dựng và lựa chọn một mơ hình mơ phỏng số 3D cho quạt ly tâm
có khả năng mơ phỏng được các thơng số hoạt động quan trọng của quạt bằng cách
so sánh kết quả giữa 2 mơ hình lưới cụ thể, sau khi lựa chọn được mơ hình lưới cho
kết quả tốt hơn, tiếp tục so sánh mô phỏng với một vài mô hình rối thơng dụng, từ đó
đưa ra mơ hình hợp lý cho việc mô phỏng quạt ly tâm. Tiếp theo, đề tài nghiên cứu
xây dựng mơ hình tính tốn tối ưu thiết kế hình học cho một biên dạng cánh với các
điều biện biên và hàm tối ưu đơn giản nhằm tối thiểu quá lực cản… dựa trên lý thuyết

tối ưu thơng qua phần mềm tối ưu DAKOTA, từ đó làm cơ sở cho việc phát triển,
hồn thiện mơ hình tối ưu thiết kế hình học áp dụng vào các vật thể có hình học và
điều kiện hoạt động phức tạp, đòi hỏi hàm mục tiêu cần được xây dựng với nhiều
thông số khác nhau như quạt ly tâm, các bộ phận trên tàu bay… hướng đến việc phân
tích lựa chọn phù hợp thiết kế quạt ly tâm và các đối tượng khác trong tương lai.

1.3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu được sử dụng trong việc xây dựng mơ hình mơ phỏng số 3D
là mẫu quạt ly tâm có cơng suất 5.5 kW của cơng ty TNHH Kỹ thuật cơng nghiệp
Đồng Tâm hình 1.1) với bộ phận quan trọng là bánh cơng tác quạt (hình 1.2). Các
thông số thiết kế của quạt ly tâm được xây dựng lại một cách chính xác thơng qua các
phần mềm CAD chun dụng, làm mơ hình hình học cho q trình mơ phỏng số.

19


Hình 1.1: Quạt ly tâm cơng suất 5.5 kW của Cơng ty Đồng Tâm

Hình 1.2: Hình dạng bánh cơng tác quạt ly tâm 5.5 kW

Trong bài toán xây dựng thuật tốn tối ưu biên dạng hình học cánh, mơ hình biên
dạng này được lựa chọn từ bài báo của Manuel J. Garcia và các cộng sự [1], nhằm có
được sự so sánh nhất định về kết quả đạt được của mơ hình sử dụng trong luận văn
so với kết quả công bố trong bài báo.

1.4.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được thực hiện thông qua các phần mềm mô phỏng trên máy tính. Mơ hình mơ
phỏng 3D được xây dựng thơng qua phần mềm ANSYS CFX. Trong khi đó, bài tốn
tối ưu hố hình học được xây dựng dựa trên phần mềm tối ưu DAKOTA và phần
mềm mô phỏng OpenFOAM, hai phần mềm được liên kết với nhau thông qua một
tập tin điều khiển.
Từ hình học 3D ban đầu tiến thành chia lưới. Việc chia lưới và đánh giá lưới rất quan
trọng, ảnh hưởng lớn đến kết quả và thời gian thực hiện. Cùng một miền tính tốn
nếu kích thước mỗi ô lưới quá nhỏ thì số lượng phần tử lưới rất lớn dẫn tới thời gian
chạy lâu hơn và tiêu tốn tài nguyên máy tính. Ngược lại khi kích thước mỗi ô lưới
20


q lớn lưới khơng mơ tả chính xác được các ứng xử của dịng lưu chất. Kích thước
lưới được xác định dựa vào mơ hình rối được chọn. Bên cạnh đó việc xác định điều
kiện biên chính xác và lựa chọn thuật giải cũng ảnh hưởng rất lớn đến kết quả.
Trong bài tốn xây dựng mơ hình tối ưu, kết quả mơ phỏng hệ số lực cản của biên
dạng hình học cánh sử dụng được lấy giá trị và đưa vào phần mềm DAKOTA để đánh
giá và thay đổi biên dạng hình học. Cuối cùng, biên dạng hình học mới thực hiện lại
các bước theo thứ tự cho đến khi đạt giá trị tối ưu như mong muốn.
Nghiên cứu và phân tích lý thuyết

Xây dựng hình học 3D ban đầu

Chia lưới mơ hình

Xác định điệu kiện biên

Vịng lặp

Xác định mơ hình rối và solver

Chạy mơ phỏng (trích xuất kết quả)

Tối ưu kết quả
Kết thúc
Xuất kết quả
Hình 1.3: Sơ đồ cơ bản của q trình mơ phỏng số sử dụng trong luận văn

1.5.

Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài luận văn

Hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học máy tính, các chương trình mơ
phỏng số và tối ưu hố đang ngày càng phong phú và có độ chính xác rất cao, trên
thế giới đã có rất nhiều bài báo, đề tài nghiên cứu ứng dụng các phần mềm mơ phỏng
số trong việc xây dựng mơ hình 3D và tối ưu biên dạng hình học. Trên thế giới hiện
nay, trong lĩnh vực nghiên cứu mơ hình mơ phỏng 3D ứng dụng cho quạt ly tâm công
21


nghiệp, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu chất lượng, đem lại hiệu quả cao, là tiền
đề phát triển cũng như nghiên cứu về đặc tính hoạt động của quạt ly tâm. Các đề tài
này thường hướng đến việc nghiên cứu đặc tính quạt ly tâm trong những điều kiện
hoạt động nhất định, cũng như những biên dạng cánh khác nhau, sau đó tiến hành so
sánh kết quả với thực nghiệm để có cái nhìn tồn diện về mơ hình mơ phỏng. Tuy
nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu đề cập đến ảnh hưởng của lưới cũng như các mơ
hình rối đối với kết quả mơ phỏng cho mơ hình quạt ly tâm. Vì vậy, trong luận văn
này, dựa trên những kết quả của các nghiên cứu trên về mơ hình tính tốn, lựa chọn

điều kiện biên, mơ hình lưới... một mơ hình mơ phỏng số 3D quạt ly tâm được xây
dựng dựa trên mẫu quạt thực tế của công ty TNHH KTCN Đồng Tâm. Mơ hình trên
được sử dụng để tiến thành mô phỏng nhằm đánh giá ảnh hưởng của lưới và các mơ
hình rối tới kết quả mơ phỏng, từ đó đưa ra phương pháp xây dựng và lựa chọn mơ
hình mơ phỏng phù hợp áp dụng cho quạt ly tâm công nghiệp.
 Nghiên cứu của Lucio Cardillo và các cộng sự [2]
Nội dung thực hiện: Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sử dụng phần mềm mã
nguồn mở OpenFOAM để dự đoán hiệu suất của quạt ly tâm công nghiệp với cánh
dạng tấm phẳng cong (cambered plate). Bài báo này trình bày một phương pháp mơ
phỏng hình học quạt ly tâm 3D, kết quả mô phỏng được so sánh với thực nghiệm ở 2
điều kiện là áp suất hoạt động lớn nhất và hiệu suất lớn nhất, tuy nhiên do sai số trong
quá trình thực nghiệm, dẫn đến dữ liệu thực nghiệm có sự sai lệch, vì vậy phương
pháp mô phỏng số được đánh giá là đạt hiệu quả cao hơn, bằng cách phân tích các
kết quả vật lý của mơ hình mơ phỏng. Với kết quả đạt được mơ hình mơ phỏng là
một bước quan trọng trong quy trình thiết kế quạt ly tâm cơng nghiệp.
Mơ hình mô phỏng: Quạt ly tâm được sử dụng trong nghiên cứu là mẫu quạt được dự
định ứng dụng trong công nghiệp chế biến với yêu cầu áp lực lên đến 20 kPa. Cánh
của quạt có dạng tấm phẳng cong về phía sau với 11 cánh có đường kính D2 từ 3 đến
4 m. Bề dày cánh là 400 mm, vận tốc quay quạt từ 900 – 1000 vòng/phút. Lối vào
quạt có dạng đầu vào kép với hệ thống đầu vào kết hợp có độ uốn cong 90 độ và cánh
quạt đơi đặc trưng cho quạt ly tâm. Đường kính đầu vào và đầu ra bánh công tác lần
lượt là 1804 m và 3440 m, đường kính lối thốt là 5600 mm, bề dày lớp vỏ là 200m.
22


Hình 1.4: Mơ hình quạt được sử dụng trong nghiên cứu của Lucio Cardillo

Lưới sử dụng trong mô phỏng được phát triển từ lưới thô với 50.000 ô lưới tới lưới
mịn 300.000 ô lưới trên bề mặt bánh công tác. Giao diện AMI được sử dụng để kết
nối lưới giữa các phần lối vào, bánh công tác và lớp vỏ của quạt với lưới hexa được

sử dụng mà khơng có các ràng buộc thông thường giữa các ô lưới và tổng số phần tử
lưới luôn được giữ khoảng 6.1x106. Mô hình rối được sử dụng trong nghiên cứu là
mơ hình k – ε. Giải thuật được lựa chọn sử dụng trong mơ phỏng là
MFRSimpleFOAM, nghĩa là mơ hình mơ phỏng được phân tách thành 2 miền xoay
và miền tĩnh. Để liên kết giữa hai miền xoay và miền tĩnh, mô hình “frozen rotor”
được lựa chọn, vì đây là mơ hình có sự chính xác và độ tin cậy cao để dự đoán sự tồn
tại của trường lưu chất hoạt động bên trong khung bao quạt.
Thông thường, các kĩ sư thường lựa chọn điểm hoạt động của quạt tại điểm có hiệu
suất hoạt động cao nhất để tối đa hóa lợi nhuận hoặc là điểm có áp suất cao nhất để
giảm thiểu kích thước quạt với một chi phí vận hành phù hợp. Vì vậy, trong bài báo
này hai điều kiện hoạt động được lựa chọn mô phỏng là áp suất cao nhất (peak
pressure) ứng với lưu lượng thể tích là 110 m3/s và hiệu suất cao nhất (peak
efficiency) ứng với lưu lượng thể tích là 221 m3/s.
Kết quả: Bài báo trình bày kết quả đạt được bằng cách xây dựng đồ thị giữa lưu lượng
thể tích với áp suất tồn phần của quạt. Từ đồ thị trên, tác giả lựa chọn và dự đốn
được điểm thiết kế nơi mà có. Khi lưu lượng thể tích tăng từ 0 tới 100 m3/s, áp suất
tồn phần tăng, sau đó áp suất tồn phần giảm khi lưu lượng thể tích tăng từ 100 m3/s
tới 300 m3/s. Ngoài ra, các kết quả về áp suất, vận tốc tương đối... được trình bày.
23


Kết quả mô phỏng số đạt được trên là tiền đề cho việc phát triển quạt ly tâm nhằm
đáp ứng yêu cầu về điều kiện hoạt động của quạt phải phù hợp với môi trường đã
được áp dụng tại Châu âu và áp dụng ở Mỹ vào năm 2019. Ngoài ra, các kết quả được
cung cấp cũng có thể được sử dụng cho các nghiên cứu sâu hơn như nghiên cứu độ
xói mịn, ứng suất của quạt. Mơ hình trên được phát triển thành một công cụ ứng dụng
như một phần của quy trình thiết kế quạt ly tâm cơng nghiệp.
Nhận xét và áp dụng: Tác giả đã xây dựng được mơ hình mơ phỏng số áp dụng để
mơ phỏng đặc tính của quạt ly tâm sử dụng OpenFOAM, các kết quả đạt được từ mơ
hình cung cấp một dữ liệu để phỏng đốn cho đặc tính hoạt động quạt ly tâm. Tuy

nhiên, trong bài báo tác giả chỉ mới thử nghiệm với mơ hình rối k – ε và mơ hình lưới
cấu trúc, nên chưa so sánh được kết quả với các mơ hình rồi khác. Vì vậy để tiếp tục
phát triển và nghiên cứu sâu hơn về mô hình mơ phỏng phù hợp áp dụng cho quạt ly
tâm, luận văn này dựa trên kết quả của tác giả và tiến hành xây dựng mơ hình mơ
phỏng áp dụng quạt ly tâm nhằm so sánh kết quả đạt được khi chạy với các mơ hình
rối khác nhau, cũng như sử dụng thêm lưới không cấu trúc để so sánh kết quả.
 Nghiên cứu của Atre Pranav C. và cộng sự [3]
Nội dung thực hiện: Có sáu loại cánh sử dụng cho quạt ly tâm là AF, BI, BC, FC, RT,
RB trong đó AF có nghĩa là cánh quạt có biên dạng khí động học và hoạt động với
hiệu suất cao. Bài báo này trình bày phương pháp thiết kế cho hệ thống quạt ly tâm
với cánh quạt có biên dạng khí động học thơng qua phần mềm ANSYS FLUENT.
Nghiên cứu này đưa ra phương pháp thiết kế cho các cánh quạt hiệu suất cao bao gồm
quy trình thiết kế mơ hình mơ phỏng số và phân tích CFD. Phần thiết kế CFD được
sử dụng để cải thiện kết quả của áp suất tại lối vào bánh công tác. Sau đó cơng cụ tối
ưu CFD được xây dựng nhằm cải thiện mơ hình dịng chảy của lưu chất trong hệ
thống quạt ly tâm.
Mơ hình mơ phỏng: Mơ hình quạt ly tâm được sử dụng có dạng bánh nghiêng về phía
sau với biên dạng NACA2424. Mơ hình mơ phỏng số được sử dụng và phát triển với
lớp vỏ có dạng xoắn ốc nhằm nghiên cứu và cải thiện kết quả hoạt động quạt. Điều
kiện hoạt động được xác định từ một báo cáo kĩ thuật nhằm so sánh kết quả trong báo
cáo với kết quả mô phỏng. Phương pháp MRF (Moving reference frame) được sử
24


dụng trong phân tích để kết nối miền xoay và miền tĩnh. Lớp vỏ xoắn ốc được tối ưu
bằng cách giảm khoảng cách của các volute trong khoảng 10 – 14% và tăng chiều
cao cut off 5% và 35% so với bán kính bánh cơng tác. Quy trình thiết kế hình dạng
quạt ly tâm cung cấp các tham số đầu ra như số cánh, hiệu suất tĩnh, hiệu suất toàn
phần, vận tốc lối vào và lối ra quạt. Góc vào và góc ra của cánh được xác định từ 5
điều kiện gồm: lưu lượng thể tích: 4.88 m3/s, áp suất tĩnh xấp xỉ 1275.3 Pa, số vòng

quay 1329 vòng/phút, hiệu suất cơ khí giả sử là 85% và cơng suất motor là 7911.875
W. Lưới tam giác được sử dụng với tổng số phần tử lưới là 3216076. Sử dụng là mơ
hình rối k – ω với các điều kiện biên mô phỏng: vận tốc lối vào 14.26 m/s, áp suất lối
ra là 0, khối lượng riêng 1.2256 kg/m3 và độ nhớt 1.789 kg×m/s.
Kết quả: Đầu tiêu bài báo trình bày kết quả phân bố vận tốc và áp suất quanh bánh
công tác quạt ly tâm, phân bố này thể hiện phù hợp các đặc tính vật lý của quạt ly
tâm. Phân bố dòng lưu chất của biên dạng cánh này đã hạn chế được các xoáy ở mép
vào và mép ra của cánh, từ đó giúp cải thiện chất lượng đường dịng qua quạt.

Hình 1.5: Phân bố vận tốc và áp suất trong bài báo của Atre Pranav C.

Tiếp theo, kết quả mơ phỏng hướng đến trình bày phân bố vận tốc và áp suất trên mặt
cắt của quạt, các giá trị áp suất tĩnh tại lối vào bánh công tác, công suất tiêu hao của
bánh công tác và hiệu suất tĩnh. Các kết quả mô phỏng CFD được tiến thành so sánh
với dữ liệu thiết kế gồm áp suất tĩnh tại lối vào bánh công tác, công suất tiêu thụ trên
bánh công tác và hiệu suất tĩnh với các sai số lần lượt là 9.5%, 6.5% và 9.56%. Từ
các kết quả phân tích CFD của nghiên cứu trong trường hợp này, có thể thấy rằng ba
tham số được sử dụng để xác nhận các kết quả thu được bằng mô phỏng số cho sai
25